Kataliz ve Katalizörler
- Oda sıcaklığında oksijen ve hidrojen karışımı hiçbir kimyasal reaksiyon vermez, ancak bu karışımı bir platin parçası üzerinden geçirirsek; su buharı oluşumu ve bazen şiddetli boyutlara ulaşan ısınma gözlenir. Platin reaksiyona girmemistir ve sonsuz defa kullanılabilir. Platin parçasının oksijen ve hidrojen reaksiyonunu kataliz ettiği söylenir.
- Katalizörler; bir kimyasal reaksiyonun hızını yavaşlatan veya arttıran, ama reaksiyon sonunda harcanmadan kalan basit veya karmaşık yapıdaki maddelerdir. Sonuçta, bazı kimyasal reaksiyonlar ancak bazı maddelerin eşliğinde gerçekleşebilirler; bunlara özel katalizörler adı verilir.
- Geçen yüzyılda Berzelius tarafından ele alınan kataliz çalışmaları, günümüzde de sayısız önemli araştırmanın temelini oluşturmaktadır. Endüstriel önemini belirtmek için katalizör kullanılan bir reaksiyon olan amonyak sentezini örnek olarak verebiliriz.
- Endüstride amonyak, uygun oranlarda kullanılan hidrojen ve azot karışımından elde edilir (3 hacim hidrojen için 1 hacim azot). Bu karışım sıkıştırılır ve yüksek sıcaklıklara çıkarılır. Söz gelişi, 600 atmosfer basınç altında ve 500°C sıcaklıkta %42,2 amonyak elde edilir. Fakat bu reaksiyonun gerçekleşmesi için haftalar, aylar süren uzun bir süre beklenmesi gerekir. Tersine, aynı şartlarda saf amonyağı bir fırına yerleştirdiğimizde, yine uzun bir süre sonra halen %42,2 oranında amonyağın değişmeden kaldığını, geri kalanın ise azot ve hidrojene bozunduğunu gözleyebiliriz. Bir ipin her iki tarafından çekilmesiyle; dengede duran ip oyununu sanırız bilirsiniz. Amonyak sentezinde de çok yavaş olan her iki reaksiyon arasında bir denge söz konusudur.
- Bu reaksiyonları hızlandırmak için fazlaca ısıtma yoluna gidebiliriz.Ancak bu durumda gerçek verim daha düşük olacaktır. İşte burada katalizör devreye girecektir. Endüstride; azot ve hidrojen karışımı fırın içine yerleştirilen demir kökenli kompleks bir maddeden geçirilerek amonyak elde edilir. Aynı basınç ve sıcaklık altında, ancak çok daha kısa sürede %42, 2 amonyak eldesi gerçekleşir, çünkü gazlar sadece katalizör üzerinde dolaşmışlardır. Yüzlerce ton amonyak eldesinde tonlarca katalizör kullanılır.
- Bu örnek, katalizörlerin bir başka özelliğini de ortaya çıkarır. İncelenen reaksiyon bir dengeyle sonuçlandığında; katalizör iki ters reaksiyonu da hızlandırır ve katalizör olmaksızın sonuç dengeye ulaşılır. Fakat zamandan kazanç gerçekleştirilmiştir.
- Bir katalizör birçok reaksiyonu katalize edebilir. Kullanılan güncel katalizörlerde olduğu gibi: Metaller, metal oksitler, tuzlar.
- Yalnızca bir reaksiyonda etkiyen özel katalizörler de mevcuttur.Biyolojik katalizörleri örnek olarak verebiliriz. Sindirim esnasında, organizmamızda bir dizi katalizör görev yapar, her birinin ayrı görevi olan bu katalizörlere “enzim” denir. Tükürükteki amilas maddelere nişastamsı özellik kazandırır (amidon). Tripsinler (pankreas öz suyunun enzimi) proteinlerce tutulurlar. Bu enzimlerin metalik bir atom etrafında organik moleküllerin çevrelediği kompleks bir yapılan vardır. Moleküller ve metal arasındaki bağ ihtimalleri enzimlerin çeşitlerini doğurur.
- Bundan başka bir reaksiyonun tamamlanmasını önleyen maddeler de mevcuttur. Söz gelişi, hidrokinon oksidasyonu önler; tanen bitkilerin oksidasyonunu önler. Sanırız hepiniz enginar dilimlerinin veya kesilmiş meyvelerin aldığı esmer rengi gözlemişinizdir. Bu oksidasyon olayı bir inhibitör (veya oksidasyon antikatalizörü) ihtiva eden limon tarafından önlenebilir.
- Önemli bir kataliz örneği olan otokatalizden bahsederek konuyu noktalayalım. Otokatalizde reaksiyon esnasında meydana gelen bileşiklerden biri reaksiyonu hızlandırır veya yavaşlatır, yani bir katalizör rolünü oynar. Nitro selülozik talkların bozunması sırasında oluşan azotun peroksit tarafından katalizlenmeyle bozunmaya uğramasında otokataliz olayına rastlanır. Bu olay patlayıcı bir mekanizma ile yürür. Biyoloji ile uğraşanlar bu tür otokataliz reaksiyonlarının biyolojik kimya dalım ilgilendirdiğini söylerler.
Şu Sayfamız Çok Beğenildi9.sınıf Matematik 1.Dönem 3.Yazılı Soruları